Magnetoencephalography in clinical practice / Magnetoencefalografia na prática clínica

ABSTRACT Magnetoencephalography (MEG) is a neurophysiological technique that measures the magnetic fields associated with neuronal activity in the brain. It is closely related but distinct from its counterpart electroencephalography (EEG). The first MEG was recorded more than 50 years ago and has technologically evolved over this time. It is now well established in clinical practice particularly in the field of epilepsy surgery and functional brain mapping. However, underutilization and misunderstanding of the clinical applications of MEG is a challenge to more widespread use of this technology. A fundamental understanding of the neurophysiology and physics of MEG is discussed in this article as well as practical issues related to implementation, analysis, and clinical applications. The future of MEG and some potential clinical applications are briefly reviewed.

RESUMO A magnetoencefalografia (MEG) é uma técnica neurofisiológica que mede os campos magnéticos associados à atividade neuronal no cérebro. A técnica é distinta da eletroencefalografia (EEG), porém está intimamente relacionada a ela. A primeira foi registrada há mais de 50 anos e evoluiu tecnologicamente ao longo do tempo. Está agora bem estabelecida na prática clínica, particularmente nos campos da cirurgia de epilepsia e mapeamento cerebral funcional. No entanto, a subutilização e a incompreensão das aplicações clínicas da MEG são um desafio para o uso mais amplo dessa tecnologia. Suas bases neurofisiológica e física são discutidas neste artigo, bem como questões práticas relacionadas à sua implementação, análise e aplicações clínicas. O futuro da MEG e algumas aplicações clínicas potenciais são brevemente revistos.

Surgical treatment of drug-resistant epilepsy caused by gliomas in eloquent areas: experience report / Tratamento cirúrgico de epilepsias refratárias causadas por gliomas localizados em áreas eloquentes: uma série de casos brasileiros

ABSTRACT Drug-resistant epilepsy associated with central nervous system tumors is generally caused by low grade gliomas. This group of tumors is usually found in brain eloquent areas, such as the insular lobe, rolandic cortex and supplementary motor area and, historically, possess a greater risk of postoperative deficits. Objective: The aim of this investigation was to present our surgical experience on patients with drug-resistant epilepsy caused by gliomas in eloquent areas. We retrospectively investigated variables that impact seizure control, such as tumor location, extent of resection, invasion into the lenticulostriate arteries in the patient, especially those with insular gliomas. Methods: Out of 67 patients with eloquent area brain tumors operated on in our service between 2007 and 2016, 14 patients had symptoms of drug-resistant epilepsy. Volumetric analysis, extent of resection (EOR), type of approach and mapping, among other factors were correlated with the 12-month postoperative seizure outcome. Results: Univariate analysis showed that the factors showing statistical relevance with seizure control were preoperative volume (p = 0.005), EOR (p = 0.028) and postoperative volume (p = 0.030). Conclusion: There was a statistically significant association between the EOR and the Engel score for epilepsy control: an EOR < 70 was associated with Engel II, III, IV and an EOR > 90 was associated with Engel I. Eloquent area gliomas can safely be resected when surgeons use not only microsurgical anatomy concepts but also brain mapping.

RESUMO Epilepsia refratária secundária a tumores cerebrais são geralmente causadas por gliomas de baixo grau. Esse grupo de tumor é frequentemente localizado em áreas eloquentes do cérebro como na insula, córtex rolândico e área motora suplementar; e sua ressecção apresenta alto risco de déficits neurológicos no pós operatório. Objetivo: O objetivo do estudo consiste em apresentar nossa experiência no tratamento cirúrgico de pacientes com epilepsia refratária secundário a gliomas em áreas eloquentes. Métodos: O estudo consiste em investigação retrospectiva de variáveis que interferem no controle de crises, tais como localização do tumor, grau de ressecção, invasão tumoral de artérias lenticulo estriadas, principalmente em gliomas insulares. Dentre 67 pacientes portadores de gliomas em área eloquente operados no período de 2007 a 2016, 14 doentes apresentavam epilepsia refrataria associada. Análise volumétrica do tumor, grau de ressecção, acesso cirúrgico, bem como o uso de mapeamento cortical intraoperatório foram correlacionados com desfecho de controle de crises epilepticas em 12 meses. Resultados: Em análise univariada os fatores relacionados com controle de crises em 12 meses foram volume tumoral pré operatório (p = 0,005), grau de ressecção (p = 0,028) e volume tumoral pós operatório. Conclusão: O grau de ressecção apresentou significância estatística em relação ao controle de crises conforme escala de Engel. Ressecções menores que 70% apresentaram correlação com Engel II, III e IV; enquanto ressecções maiores que 90% apresentaram correção positiva com Engel I. Gliomas em áreas eloquentes podem ser ressecados de forma segura desde que seja realizada por equipe experiente com conhecimento acurado da anatomia microcirúrgica e emprego de mapeamento cortical intraoperatório.

Interictal abnormal fMRI activation of visual areas during a motor task cued by visual stimuli in migraine / Ativação interictal anormal de áreas visuais por ressonância magnética funcional durante uma tarefa visuo-motora em indivíduos com enxaqueca

ABSTRACT Objective To assess changes in blood-oxygen-level-dependent activity after light deprivation compared to regular light exposure in subjects with migraine in the interictal state and in controls. Methods Ten subjects with migraine and ten controls participated in two sessions of functional magnetic resonance imaging. In each session, they performed a finger-tapping task with the right hand, cued by visual stimuli. They were scanned before and after 30 minutes of light deprivation or light exposure. In subjects with migraine, functional magnetic resonance imaging was performed interictally. Analysis of variance was made with the factors time (before or after), session (light deprivation or exposure), and group (migraine or control). Results There were significant “group” effects in a cluster in the bilateral cuneus encompassing the superior border of the calcarine sulcus and extrastriate cortex. There were no significant effects of “time”, “session”, or interactions between these factors. Conclusion The main result of this study is consistent with aberrant interictal processing of visual information in migraine. Light deprivation did not modulate functional magnetic resonance imaging activity in subjects with or without migraine.

RESUMO Objetivo Avaliar mudanças na atividade cerebral por meio de ressonância magnética funcional após privação luminosa comparada à exposição à luz, em indivíduos com enxaqueca no estado interictal e em controles. Métodos Dez indivíduos com enxaqueca e dez controles participaram de duas sessões de ressonância magnética funcional. Em cada sessão, realizaram uma tarefa motora com a mão direita guiada por estímulos visuais. Foram colhidas imagens antes e após 30 minutos de privação luminosa ou exposição à luz. Em indivíduos com enxaqueca, a ressonância funcional foi realizada no período interictal. Foi feita a análise de variância com fatores tempo (antes ou depois), sessão (privação ou exposição à luz) e grupo (enxaqueca ou controle). Resultados Houve efeitos significativos de “grupo” em uma área no cúneo bilateral, incluindo a borda superior do sulco calcarino e o córtex extraestriado. Não houve efeitos significativos de “tempo”, “sessão” ou interações entre estes fatores. Conclusão O principal resultado deste estudo sugere um processamento interictal anormal das informações visuais em indivíduos com enxaqueca. A privação luminosa não modulou a atividade na ressonância magnética funcional em indivíduos com ou sem enxaqueca.

Causes, effects and connectivity changes in MS-related cognitive decline / Causas, efeitos e alterações de conectividade no declínio relacionado à esclerose múltipla

Cognitive decline is a frequent but undervalued aspect of multiple sclerosis (MS). Currently, it remains unclear what the strongest determinants of cognitive dysfunction are, with grey matter damage most directly related to cognitive impairment. Multi-parametric studies seem to indicate that individual factors of MS-pathology are highly interdependent causes of grey matter atrophy and permanent brain damage. They are associated with intermediate functional effects (e.g. in functional MRI) representing a balance between disconnection and (mal) adaptive connectivity changes. Therefore, a more comprehensive MRI approach is warranted, aiming to link structural changes with functional brain organization. To better understand the disconnection syndromes and cognitive decline in MS, this paper reviews the associations between MRI metrics and cognitive performance, by discussing the interactions between multiple facets of MS pathology as determinants of brain damage and how they affect network efficiency.

Declínio cognitivo é uma situação frequente mas ainda pouco compreendida na esclerose múltipla (EM). Atualmente, não são totalmente conhecidos os principais determinantes da disfunção cognitiva na doença, tendo sido apontadas fortes associações entre danos à substância cinzenta e declínio cognitivo. Estudos multiparamétricos mostram que os diferentes fatores patológicos da EM participam como causas interdependentes de atrofia da substância cinzenta e dano cerebral permanente. Eles são associados a efeitos funcionais intermediários (detectados por RM funcional) representando um equilíbrio entre desconexão cerebral e alterações (mal) adaptativas. Portanto, uma abordagem de imagem mais abrangente é necessária, com o objetivo de encontrar associações entre alterações estruturais e a organização funcional cerebral. Para melhor compreender o declínio cognitivo na EM, esse artigo propões uma revisão dos principais métodos de imagem por RM e suas correlações com função cognitiva, discutindo as múltiplas faces patológicas da EM e seu impacto na eficiência das redes neurais.

Funcionamento cerebral de repouso em idosos e recuperação de memória autobiográfica: um estudo de ressonância magnética funcional / Brain function at rest and recovery of autobiographical memory in the elderly: a functional magnetic resonance imaging study

INTRODUÇÃO: As bases neurofisiológicas do declínio cognitivo associado ao envelhecimento normal ainda não são adequadamente conhecidas. Estudos sobre conectividade funcional cerebral estimada através de imagens por ressonância magnética funcional durante o repouso têm identificado diminuições de conectividade dentro da rede de modo padrão (default mode network) em idosos e correlações entre desempenho cognitivo e conectividade funcional. Há evidências de que idosos apresentam maior dificuldade em recuperar informações episódicas de eventos autobiográficos mas não existem investigações sobre a relação entre tal função cognitiva e conectividade de repouso. Além disso, estudos desta área geralmente não têm utilizado entrevista psiquiátrica para seleção da amostra, apesar de transtornos psiquiátricos apresentarem alta prevalência, serem subdiagnosticados e afetarem o funcionamento cerebral. OBJETIVOS: caracterizar as mudanças de conectividade funcional de repouso associadas a idade e a desempenho cognitivo, em especial à função de memória autobiográfica, em uma amostra de adultos de diferentes idades e livres de deficiências cognitivas e de transtornos psiquiátricos. MÉTODOS: adultos jovens, de meia idade e idosos sem transtornos cognitivos ou psiquiátricos foram selecionados através de avaliação neuropsicológica e entrevista psiquiátrica estruturada. Quantificamos o desempenho em recuperar informações episódicas de eventos autobiográficos. Conectividade funcional cerebral foi estimada a partir de imagens de ressonância magnética funcional adquiridas durante o repouso vigil, utilizando um atlas de 278 regiões englobando todo o cérebro. As relações entre conectividade e idade e conectividade e desempenho cognitivo foram avaliadas através do método dos quadrados parciais mínimos. RESULTADOS: em uma amostra de 59 adultos (19 jovens, 20 de meia idade e 20 idosos), idade apresentou correlação negativa com desempenho cognitivo geral, mas sua relação com memória...

INTRODUCTION: The neurophysiological basis of the cognitive decline associated with aging is not yet known. Brain functional connectivity studies using functional magnetic resonance images acquired during rest have shown that aging is associated with decreases in connectivity within the default mode network. Moreover, cognitive performance has been associated with resting functional connectivity. There is evidence that older adults present worse performance during retrieval of episodic information from autobiographical events but there is no investigation regarding the relationship between functional connectivity at rest and this cognitive function. Moreover, studies in this field have not applied a structured psychiatric interview to select the sample, although it is known that psychiatric disorders present high prevalence, are underdiagnosed and are associated with functional abnormalities. OBJECTIVES: to characterize changes in resting-state functional connectivity associated with age and cognitive performance, especially with autobiographical memory, in adults from different ages, free of cognitive deficits and psychiatric disorders. METHODS: using a neuropsychological evaluation and a structured psychiatric interview we selected a sample of young, middle aged and elderly adults free of cognitive and psychiatric disorders. We measured the performance to recover episodic information from autobiographical events. Brain functional connectivity was estimated from resting-state functional magnetic resonance images acquired during rest, using a whole-brain 278-region atlas. We used partial least squares to characterize the relationships between connectivity and age and connectivity and cognitive performance. RESULTS: in a sample of 59 adults (19 young, 20 middle aged and 20 elderly), age was negatively correlated with general cognitive performance but its relationship with autobiographical memory was not statistically significant. The pattern of...

Electroencephalographic findings in panic disorder / Achados eletroencefalográficos no transtorno do pânico

Some studies have reported the importance of electroencephalography (EEG) as a method for investigating abnormal parameters in psychiatric disorders. Different findings in time and frequency domain analysis with regard to central nervous system arousal during acute panic states have already been obtained. This study aimed to systematically review the EEG findings in panic disorder (PD), discuss them having a currently accepted neuroanatomical hypothesis for this pathology as a basis, and identify limitations in the selected studies. Literature search was conducted in the databases PubMed and ISI Web of Knowledge, using the keywords electroencephalography and panic disorder; 16 articles were selected. Despite the inconsistency of EEG findings in PD, the major conclusions about the absolute power of alpha and beta bands point to a decreased alpha power, while beta power tends to increase. Different asymmetry patterns were found between studies. Coherence studies pointed to a lower degree of inter-hemispheric functional connectivity at the frontal region and intra-hemispheric at the bilateral temporal region. Studies on possible related events showed changes in memory processing in PD patients when exposed to aversive stimuli. It was noticed that most findings reflect the current neurobiological hypothesis of PD, where inhibitory deficits of the prefrontal cortex related to the modulation of amygdala activity, and the subsequent activation of subcortical regions, may be responsible to trigger anxiety responses. We approached some important issues that need to be considered in further researches, especially the use of different methods for analyzing EEG signals (AU)

Alguns estudos relataram a importância da eletroencefalografia (EEG) como método de investigação de parâmetros anormais em transtornos psiquiátricos. Achados diferentes na análise do domínio do tempo e da frequência em relação à excitabilidade do sistema nervoso central durante estados agudos de pânico já foram obtidos. O objetivo deste estudo foi revisar sistematicamente os achados de EEG no transtorno do pânico (TP), discuti-los com base em uma hipótese neuroanatômica atualmente aceita para essa patologia e identificar limitações nos estudos selecionados. A pesquisa bibliográfica foi realizada nas bases de dados PubMed e ISI Web of Knowledge, utilizando as palavras-chave eletroencefalografia e transtorno do pânico; 16 artigos foram selecionados. Apesar da inconsistência dos achados de EEG no TP, as principais conclusões sobre a potência absoluta das bandas alfa e beta apontam para uma diminuição da potência em alfa, enquanto em beta a potência tende a aumentar. Diferentes padrões de assimetria foram encontrados entre estudos. Os estudos de coerência apontaram para um menor grau de conectividade funcional inter-hemisférica na região frontal e intra-hemisférica na região temporal bilateral. Estudos de potenciais eventos relacionados demonstraram mudanças no processamento da memória em pacientes com TP quando expostos a estímulos aversivos. Notou-se que a maioria dos resultados reflete a atual hipótese neurobiológica do TP, nos quais déficits inibitórios do córtex pré-frontal em relação à modulação da atividade da amígdala, e a subsequente ativação de regiões subcorticais, podem ser responsáveis por desencadear respostas de ansiedade. Foram abordadas algumas questões importantes que precisam ser consideradas em futuras pesquisas, especialmente o uso de diferentes métodos de análise de sinais de EEG (AU)